检索结果-南通市图书馆

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

高强金属丝材的力学行为与变形机理

科学通报 2024年第21期69卷 3154-3176页

作者：陈金玺徐彬戴兰宏陈艳中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京101408

金属丝材作为一类独特的结构及功能材料,具有悠久的发展历史,并在诸多领域发挥着不可替代的作用.目前,人们已经发展了多种成熟的丝材加工工艺,并制备出多种高强韧金属丝材.其中,传统珠光体钢丝保持着金属丝材最高抗拉强度的世界纪录,而... 详细信息

金属丝材作为一类独特的结构及功能材料,具有悠久的发展历史,并在诸多领域发挥着不可替代的作用.目前,人们已经发展了多种成熟的丝材加工工艺,并制备出多种高强韧金属丝材.其中,传统珠光体钢丝保持着金属丝材最高抗拉强度的世界纪录,而新型高熵合金丝材成功克服了传统丝材强度与塑性之间的矛盾关系和低温脆性的问题,显示出在复杂服役环境下的巨大应用潜力.由于金属丝材各异的微观结构和物理化学特性,其表现出各自独特的力学行为和复杂迥异的强塑性变形机理.多晶合金丝材的高强度主要源于界面强化和位错强化等多种强化机制的共同作用,其塑性变形涉及位错运动和变形孪生等多种复杂的塑性变形机理;非晶合金丝材的高强度源于其本征的原子无序结构,其塑性变形则主要与流动缺陷的激活与聚集有关.为了进一步实现金属丝材强韧化,研究者提出了微观组织细化和不均匀结构设计等有效途径.随着金属丝直径的减小,变形尺寸效应显现,考虑尺寸效应的应变梯度塑性理论相继发展并有效应用于金属丝材力学行为描述.本文对金属丝材的发展历史、制备工艺和典型高强金属丝材的力学行为、强塑性变形机理以及本构模型进行了回顾与综述,并对未来研究值得关注的方向提出了几点展望.

关键词：金属丝材制备工艺力学行为塑性变形机理本构模型

同方期刊数据库

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

高温下多主元合金的动态变形行为与本构建模

爆炸与冲击 2024年第7期44卷 1-11页

作者：邱吉苏步云金涛姚小虎树学峰李志强方慧青太原理工大学航空航天学院山西太原030024 华南理工大学土木交通学院广东广州510641 山西省建设投资集团有限公司山西太原030032 太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024

为加速多主元合金在航空工业领域的应用,将航空发动机经常面临的高温高应变率耦合环境作为实验条件,在5种温度下开展了CoCrFeNiMn多主元合金的动态压缩实验和变形后试样的塑性变形机理微观表征。结果表明:在1273 K的高温环境中,多主元... 详细信息

为加速多主元合金在航空工业领域的应用,将航空发动机经常面临的高温高应变率耦合环境作为实验条件,在5种温度下开展了CoCrFeNiMn多主元合金的动态压缩实验和变形后试样的塑性变形机理微观表征。结果表明:在1273 K的高温环境中,多主元合金的动态屈服强度可达200 MPa,表现出较好的耐高温性能;随着动态塑性应变的增加,材料内部出现了晶粒粗化的现象,并且在晶界处具有更高的亚结构孕育能力。此外,量化了不同环境温度下动态塑性变形过程中绝热温升的变化规律,指出了现有动态本构关系对CoCrFeNiMn多主元合金在宽温度域内动态应力-应变关系预测能力的不足。最后,通过解耦分析初始屈服与塑性流动阶段的温度效应,建立了一个指数形式的唯象动态本构方程。该本构方程可用于预测冲击载荷作用下宽温度域内多主元合金的屈服强度和塑性流动规律。

关键词：高温高应变率耦合塑性变形机理动态本构关系绝热温升多主元合金

同方期刊数据库博看期刊

基于相变和塑性变形的单晶金刚石研磨行为规律及各向异性机理研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于相变和塑性变形的单晶金刚石研磨行为规律及各向异性机理研究

作者：葛志杰浙江理工大学

学位级别：硕士

机械研磨技术作为制备高精度金刚石刀具关键技术,其材料去除方式是表层金刚石晶体在机械应力作用下发生相变,从而实现塑性去除。但相变层的产生不仅会影响金刚石刀具表面精度,同时也制约着金刚石刀具后续使用性能。因此如何改善研磨工... 详细信息

机械研磨技术作为制备高精度金刚石刀具关键技术,其材料去除方式是表层金刚石晶体在机械应力作用下发生相变,从而实现塑性去除。但相变层的产生不仅会影响金刚石刀具表面精度,同时也制约着金刚石刀具后续使用性能。因此如何改善研磨工艺是当前提高金刚石刀具表面精度以及使用寿命的关键问题。本文通过分子动力学模拟以及透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)观测实验研究机械研磨去除机理,结合各向异性分析改善机械研磨工艺,提高刀具表面精度,并通过低温退火模拟研究改善研磨后亚表面相变层方法从而提高金刚石刀)具后续使用性能以及使用寿命。主要研究内容如下:首先通过分子动力学模拟,从原子角度揭示单晶金刚石纳米压痕中塑性变形形成机理,并通过TEM观测实验对模拟结果进行验证。认为单晶金刚石塑性变形为无序sp3碳原子向有序sp2碳原子相变所引起的1/2[110]{111}完全位错环的产生和生长,并且相变是塑性变形在原子尺度上重要的激发源,相变过程会使临近碳原子断裂重组,趋于石墨化。该研究为金刚石机械研磨中控制相变诱导的塑性变形提高超精密加工表面精度提供理论基础。其次基于金刚石机械研磨各向异性表面精度实验观测现象,通过分子动力学模拟,从原子角度研究单晶金刚石机械研磨各向异性对表面精度与去除率的内在联系,认为机械研磨中有序sp3碳原子向有序sp2碳原子转化会使得金刚石表面变软获得更高的去除率,1/2[110]型完全位错占比的增加,会使得金刚石机械研磨获得更好的表面精度。该研究揭示的各向异性对研磨精度和研磨效率的内在关系为金刚石机械研磨工艺提供更好的技术支持。最后通过低温退火分子动力学模拟,结合各向异性对低温退火影响研究,揭示热处理对金刚石表层材料的演变规律,认为低温退火能够提升金刚石机械强度的内在因素是缺陷碳原子的修复以及纳米石墨晶结构的产生,且不同衬底内部损伤层无定形碳原子的占比以及机械应力所产生的位错区域占比决定了低温退火力学性能的改善作用。该研究为单晶金刚石刀具表面损伤层的修复以及力学性能和使用寿命的提高提供理论依据。

关键词：金刚石机械研磨塑性变形机理各向异性低温退火

超声纳米晶表面改性对选区激光熔化316L不锈钢微观结构和力学性能的影响

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

表面技术 2024年第5期53卷 137-148页

作者：彭兰张宇高乐叶一璇叶畅华中科技大学武汉430074

目的改善选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)316L不锈钢的表面完整性和力学性能。方法采用超声纳米晶表面改性(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification,UNSM)这一新兴表面塑性变形方法对SLM 316L不锈钢进行超声冲击强化,... 详细信息

目的改善选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)316L不锈钢的表面完整性和力学性能。方法采用超声纳米晶表面改性(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification,UNSM)这一新兴表面塑性变形方法对SLM 316L不锈钢进行超声冲击强化,利用维氏硬度计、扫描电镜、白光干涉仪、EBSD、XRD等对处理前后材料的表面完整性、微观组织演变和塑性变形行为进行表征和分析。结果经过UNSM处理后,SLM 316L不锈钢的微观缺陷明显减少,初始未熔合孔隙发生闭合,表面粗糙度Ra由5.374μm降至0.510μm,表面硬度从230HV增至461.16HV;同时,材料表层发生了剧烈的塑性变形,形变诱导材料微观组织从γ相向α相转变,微观结构由初始不规则柱状粗晶转变为等轴状细晶。从EBSD表征结果可知,在材料表面形成了深度约为20μm的梯度纳米晶,材料内部存在明显的不均匀变形;与初始SLM试样相比,通过UNSM处理在材料表面引入了最大为932 MPa的残余压应力。结论超声纳米晶表面改性能够显著改善SLM 316L不锈钢的表面完整性,形成较深的晶粒细化层和残余应力硬化层,从而有效提高其耐腐蚀性和疲劳抗性,是一项有前景的SLM后处理技术。

关键词：超声纳米晶表面改性 SLM 316L不锈钢微观结构残余应力塑性变形机理

同方期刊数据库

同方期刊数据库博看期刊评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

高锰钢塑性变形的机理研究与应用

莱钢科技 2013年第2期 1-3,11页

作者：朱京军邹仲平董洪壮刘成宝技术中心

高锰钢因具备超高的均匀延伸性能（可达90％），超强的应变硬化能力（屈强比能低至0．3），超高的强塑积（可达40000MPa％）和优异的耐磨性能，近年来得到了广泛的关注和研究，而应用领域和使用量也逐年快速提升。本文着重介绍了高锰钢... 详细信息

高锰钢因具备超高的均匀延伸性能（可达90％），超强的应变硬化能力（屈强比能低至0．3），超高的强塑积（可达40000MPa％）和优异的耐磨性能，近年来得到了广泛的关注和研究，而应用领域和使用量也逐年快速提升。本文着重介绍了高锰钢拥有这些优良性能的根本原因，详细分析了高锰钢的塑性变形机理，最后结合这些最基本的特性，介绍了高锰钢现存的应用情况，展望了高锰钢潜在的应用前景。

关键词：高锰钢塑性变形机理应用领域

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

镍基高温合金塑性变形行为的多尺度模拟研究

镍基高温合金塑性变形行为的多尺度模拟研究

作者：徐天昊河北科技大学

学位级别：硕士

镍基高温合金凭借其优异的高温力学性能在航空推进和工业燃气轮机组件得到广泛的应用。合理的结构设计可有效提升高温合金力学性能和提高其在部件应用中的工作效率和可靠性。目前,关于其力学行为的研究多集中于实验和宏观尺度模拟,关于... 详细信息

镍基高温合金凭借其优异的高温力学性能在航空推进和工业燃气轮机组件得到广泛的应用。合理的结构设计可有效提升高温合金力学性能和提高其在部件应用中的工作效率和可靠性。目前,关于其力学行为的研究多集中于实验和宏观尺度模拟,关于微观纳米尺度下镍基高温合金的变形机制缺乏相关研究。此外,高温合金大尺度有限元模拟中多应用已有的适用于金属材料的经典本构模型,缺乏相关修正数据。为此,本文以镍基高温合金为研究对象,结合分子动力学和有限元模拟,探究了多尺度下镍基高温合金塑性变形行为和形变机理。采用分子动力学模拟,以纳米多晶镍基高温合金为研究对象,研究其在不同晶粒尺寸(6.54～20 nm)、应变速率(1×10～5×10/s)和温度(300～1000 K)下的拉伸性能和变形机理。结果表明,与纳米多晶镍中孪晶主导的塑性变形不同,镍基高温合金变形主要是基于堆垛层错和面心立方(FCC)-密排六方(HCP)的马氏体相变。然而,与镍相同,在镍基高温合金中同样存在Hall-Petch转折点。应变率敏感性与晶粒尺寸大小和应变速率密切相关。在较低的应变速率下可以观察到晶粒结合,而在较高的应变速率下可以观察到晶界扩散。此外,流变应力和杨氏模量均受到温度的强烈影响,温度升高会加速晶界扩散和迁移。本研究从原子尺度阐明了镍基高温合金的形变机理,并为设计具有优良力学性能的新型镍基高温合金提供了理论指导。采用分子动力学模拟,以纳米多晶镍基高温合金为研究对象,探究不同晶粒尺寸(6.54～20 nm)、应变速率(1×10～5×10/s)和温度(300～1000 K)下的拉压不对称性。结果表明拉伸和压缩具有相似的Hall-Petch规律,且压缩的流变应力均高于拉伸,这是由于压缩中原子间距更小,原子间摩擦力更大使得变形更难发生。在镍基高温合金拉伸和压缩变形过程中随着晶粒尺寸的增加,变形机制由晶界主导转变为位错主导,导致在晶粒尺寸约为15.03 nm时拉伸和压缩强度的不对称性达到最大值。在不同速率下压缩时的应变速率敏感系数m始终高于拉伸,并随着应变速率的增加拉压之间的差距逐渐增大。拉伸比压缩更能促进堆垛层错和位错的形成和扩展。随着温度的升高,位错的形成和发展会受到阻碍,温度越高材料在拉伸和压缩载荷下位错演化机制越接近,导致在较高的温度下镍基高温合金的拉伸-压缩不对称性降低。以GH4169合金为研究对象,通过实验研究其拉伸性能,表明温度升高,GH4169合金的强度逐渐降低。结合拉伸实验和有限元模拟,对Johnson-Cook本构模型中的相关材料参数进行修正,结果表明修正后的Johnson-Cook本构模型可以在20℃-650℃范围内很好地预测材料拉伸行为。

关键词：镍基高温合金塑性变形机理有限元分子动力学

FeCrNi奥氏体钢非均匀晶粒组织变形机理的研究

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

FeCrNi奥氏体钢非均匀晶粒组织变形机理的研究

作者：何思哲太原科技大学

学位级别：硕士

由于卓越的力学性能和耐腐蚀能力,奥氏体不锈钢被广泛应用在工业领域之中。但铸态奥氏体钢因其组织不均匀给后续材料的塑性加工带来极大的挑战;并且,在大型锻件的服役过程中,这些原始材料中的不均匀性缺陷如果不以适当工艺消除,则会严... 详细信息

由于卓越的力学性能和耐腐蚀能力,奥氏体不锈钢被广泛应用在工业领域之中。但铸态奥氏体钢因其组织不均匀给后续材料的塑性加工带来极大的挑战;并且,在大型锻件的服役过程中,这些原始材料中的不均匀性缺陷如果不以适当工艺消除,则会严重损害其力学性能和使用寿命。了解奥氏体钢中非均匀组织的塑性变形机理可以为优化奥氏体钢锻造变形工艺,从而提高材料的力学性能提供理论依据。因此,本文利用分子动力学模拟,根据18-8型奥氏体不锈钢主合金元素的比例制作出Fe Cr Ni奥氏体钢模拟试样,研究了不同加载条件下试样的预置裂纹闭合行为以及塑性变形机理;不同加载条件下Fe Cr Ni奥氏体钢试样预置界面变形行为以及塑性变形机理;最后研究不同加载条件对混晶组织试样塑性变形的影响与试样内部中央粗晶与周围细晶的塑性变形机理。在预置裂纹闭合行为研究中,分别对预置裂纹与预置界面试样进行压缩、剪切加载。应力-应变曲线表明,所研究的加载条件下,含界面试样显示出比含裂纹试样更高的杨氏模量和屈服强度。在压缩载荷下的试样具有更高的抗塑性能力,而剪切应力促进塑性流动。在压缩应力作用下,位错主导塑性变形导致裂纹闭合,而在剪切载荷作用下,由于应力较高,裂纹长度收缩,裂纹尖端沿晶界和界面扩展。位错运动,包括位错增殖、滑移以及与裂纹、晶界和位错的相互作用,有助于压缩载荷下试样的塑性变形。除了位错运动外,晶界滑移、晶粒旋转和孪晶也是剪切载荷下潜在的塑性变形机制。在宏观尺度下对奥氏体钢预置裂纹试样进行了热压缩实验,实验结果与分子动力学裂纹闭合模拟结果相吻合。在加载条件对混晶组织试样塑性变形影响的研究中对模型进行了必要的改进,利用计算机C++编程技术以及LAMMPS软件构型出具有中央粗晶的Fe Cr Ni奥氏体钢混晶模型,并分别对其进行压缩、剪切和拉伸加载。模拟结果表明,在同种加载方式下,细晶区的塑性形变程度较大,应变在细晶区更为集中,而粗晶的塑性变形程度较低。由于细晶区具有更高的晶界密度,因此细晶区为高应力区域,而粗晶未被细化的区域为低应力区。由位错运动主导的粗晶细化在压缩和剪切加载下发生,形变孪晶的形成可以协调混晶的塑性变形,促进压缩加载下粗晶的细化。而在大塑性变形条件下,粗晶在剪切力作用下位错运动被激活,随后形成位错缠绕,最终形成位错墙,从而形成亚晶,导致粗晶细化。拉伸加载对于混晶的形变孪晶激发能力最强。但拉伸形变孪晶与梯杆(Stair-rod)位错对于位错运动产生了阻碍作用,产生了更多的塑性变形抵抗力,不利于混晶试样的塑性变形。因此与压缩和剪切加载相比,无论是粗晶晶粒还是细晶晶粒,在同一应变值下其晶粒形变率最低。

关键词： FeCrNi奥氏体钢界面行为裂纹闭合塑性变形机理混晶组织

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

多晶银纳米线拉伸变形的分子动力学模拟研究

物理学报 2014年第1期63卷 268-273页

作者：袁林敬鹏刘艳华徐振海单德彬郭斌哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

纳米尺度金属Ag以其独特的导电和导热性,广泛应用于微电子、光电子学、催化等领域,特别是在纳米微电极和纳米器件方面的应用.本文采用分子动力学方法模拟了不同晶粒尺寸下多晶银纳米线的拉伸变形行为,详细分析了晶粒尺寸对多晶银纳米线... 详细信息

纳米尺度金属Ag以其独特的导电和导热性,广泛应用于微电子、光电子学、催化等领域,特别是在纳米微电极和纳米器件方面的应用.本文采用分子动力学方法模拟了不同晶粒尺寸下多晶银纳米线的拉伸变形行为,详细分析了晶粒尺寸对多晶银纳米线弹性模量、屈服强度、塑性变形机理的影响.发现当晶粒尺寸小于13.49 nm时,多晶Ag纳米线呈现软化现象,出现反Hall-Petch关系,此时的塑性变形机理主要以晶界滑移、晶粒转动为主,变形后期形成五重孪晶;当晶粒尺寸大于13.49 nm时,塑性变形以位错滑移为主,变形后期产生大量的孪晶组织.

关键词：分子动力学银纳米线晶界塑性变形机理

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

多晶钨纳米线拉伸变形的分子动力学模拟

兵器材料科学与工程 2019年第5期42卷 9-12页

作者：徐喻琼马小强三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室

采用分子动力学模拟方法研究不同晶粒尺寸多晶钨纳米线在拉伸过程中的应力-应变行为,详细分析晶粒尺寸对应力-应变曲线模式、弹性模量及拉伸变形机理的影响。结果表明:晶粒尺寸在(5.303~7.653)nm内的多晶钨纳米线的应力-应变曲线中存在... 详细信息

采用分子动力学模拟方法研究不同晶粒尺寸多晶钨纳米线在拉伸过程中的应力-应变行为,详细分析晶粒尺寸对应力-应变曲线模式、弹性模量及拉伸变形机理的影响。结果表明:晶粒尺寸在(5.303~7.653)nm内的多晶钨纳米线的应力-应变曲线中存在双峰、单峰;弹性模量随晶粒尺寸的增大而增加;拉伸力学性能呈反向Hall-Petch关系;塑性变形主要在晶界处,并伴随晶粒转动;应变量达0.15时,纳米线中观察到孪晶组织;随着应变量增加,出现孪晶滑移,且孪晶附近出现局部应力集中,导致断裂。

关键词：多晶纳米线拉伸变形塑性变形机理分子动力学